Badania prowadzone na Uniwersytecie Queensland mogą wyjaśnić, dlaczego witamina D jest tak ważna dla mózgu i dlaczego jej niedobór prowadzi do szeregu zaburzeń poznawczych, w tym depresji i schizofrenii.
Ponad miliard ludzi na całym świecie cierpi na niedobór witaminy D. Witamina ta jest niezbędna dla prawidłowego funkcjonowania mózgu, a jej braki mogą prowadzić do problemów z pamięcią i z uczeniem się oraz do rozwoju schizofrenii czy depresji. Niestety nie jest jasne, w jaki sposób witamina D wpływa na strukturę i funkcje mózgu.
Nieco więcej światła na te zagadnienia rzuciły badania zespołu naukowców kierowanych przez profesora Thomasa Burne’a z Uniwersytetu Queensland w Australii. Uczeni wykazali, że witamina D wpływa na integralność pewnego rodzaju „rusztowania” w mózgu – tzw. sieci perineuronalnych.
Wyniki badań zostały opublikowane na łamach „Brain Structure and Function” oraz w „Trends in Neuroscience”.
Sieci perineuronalne składają się z białek i cząsteczek cukru, które razem tworzą silną, wspierającą siatkę wokół neuronów. W ten sposób stabilizują połączenia między nimi.
W swoich badaniach Burne i jego współpracownicy usunęli witaminę D z diety kilkunastu zdrowych, młodych myszy. Grupa kontrolna gryzoni nadal otrzymywała witaminę D. Po 20 tygodniach uczeni poddali zwierzęta badaniom. Okazało się, że grupa gryzoni, której usunięto z pożywienia witaminę D, wykazywała problemy z pamięcią oraz znaczny spadek zdolności uczenia się, w porównaniu z grupą kontrolną.
Kiedy naukowcy zbadali mózgi myszy z niedoborem witaminy D, odkryli wyraźną redukcję sieci perineuronalnych w hipokampie - regionie mózgu kluczowym dla zdolności poznawczych oraz pamięci. Nastąpiło również znaczne zmniejszenie zarówno liczby, jak i siły połączeń między neuronami w tym regionie.
Burne i jego współpracownicy sugerują, że witamina D odgrywa ważną rolę w utrzymaniu stabilności sieci perineuronalnych. Według nich, odpowiednie poziomy witaminy D zapobiegają rozkładaniu sieci perineuronalnych przez niektóre enzymy, ale gdy witaminy D zaczyna brakować, enzymy zaczynają je degradować. Kiedy tak się stanie, neurony w hipokampie nie są już prawidłowo obsługiwane przez sieci perineuronalne i mają problemy z utrzymaniem połączeń. To ostatecznie prowadzi do utraty funkcji poznawczych.
Hipokamp nie jest jedyną częścią mózgu, która wykorzystuje sieci perineuronalne do podtrzymywania połączeń między neuronami, ale to ten region został w badaniach najbardziej dotknięty niedoborem witaminy D.
Jak twierdzi Burne, sieci perineuronalne w hipokampie mogą być najbardziej dotknięte niedoborem witaminy D, ponieważ region ten jest o wiele bardziej aktywny niż inne regiony mózgu.
- Jest jak kanarek w kopalni. Niedomaga jako pierwszy, ponieważ jego wysokie zapotrzebowanie na energię czyni go bardziej wrażliwym na niedobór niezbędnych składników odżywczych, takich jak witamina D. Intrygujące jest to, że prawa część hipokampa była bardziej dotknięta niedoborem witaminy D niż lewa – wyjaśnił.
Burne przyznał, że nie jest pewien, dlaczego tak się dzieje, ale jak dodał, jest to zgodne z tym, co obserwuje się u osób ze schizofrenią. Około 70 proc. osób cierpiących na schizofrenie ma niewystarczającą ilość witaminy D. Osoby te mają również więcej zakłóceń po prawej stronie hipokampa.
- Podobnie jak w przypadku pamięci przestrzennej, prawa strona hipokampa jest naprawdę ważna dla postrzegania rzeczywistości i dopasowania do świata – podkreślił Burne.
Utrata funkcji w tym obszarze mózgu wywołana niedoborem witaminy D może być ważnym czynnikiem przyczyniającym się do rozwoju schizofrenii, w tym poważnych deficytów pamięci i zniekształconego postrzegania rzeczywistości.
Badania te pokazały, że sieci perineuronalne są zmienne, przynajmniej u myszy. Jeśli można je zniszczyć przez niedobór witaminy D, może istnieć szansa, że w odpowiednich warunkach uda się je odbudować. – Ponieważ sieci te są strukturami dynamicznymi, mamy nadzieję, że można je odtworzyć. Jeśli tak, to może to być podstawa do opracowania nowych terapii. Przed nami jeszcze dużo pracy – powiedział Burne.
Źródło: Queensland Brain Institute, fot. Phoebe Mayne, UQ. Na zdjęciu na zielono oznaczone są sieci perineuronalne
